CN102800454B - 低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法 - Google Patents

低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102800454B
CN102800454B CN201210315684.5A CN201210315684A CN102800454B CN 102800454 B CN102800454 B CN 102800454B CN 201210315684 A CN201210315684 A CN 201210315684A CN 102800454 B CN102800454 B CN 102800454B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
permanent
double
alloy
main
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210315684.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102800454A (zh
Inventor
李卫
朱明刚
冯海波
李安华
黄书林
李岩峰
孙亚超
王景代
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Iron and Steel Research Institute
Original Assignee
Central Iron and Steel Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Iron and Steel Research Institute filed Critical Central Iron and Steel Research Institute
Priority to CN201210315684.5A priority Critical patent/CN102800454B/zh
Publication of CN102800454A publication Critical patent/CN102800454A/zh
Priority to US13/831,910 priority patent/US9892832B2/en
Priority to DE102013206940.5A priority patent/DE102013206940A1/de
Application granted granted Critical
Publication of CN102800454B publication Critical patent/CN102800454B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/06Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/08Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together
    • H01F1/086Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder pressed, sintered, or bound together sintered
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0553Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 obtained by reduction or by hydrogen decrepitation or embrittlement
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/032Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials
    • H01F1/04Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of hard-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/047Alloys characterised by their composition
    • H01F1/053Alloys characterised by their composition containing rare earth metals
    • H01F1/055Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5
    • H01F1/0555Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together
    • H01F1/0557Alloys characterised by their composition containing rare earth metals and magnetic transition metals, e.g. SmCo5 pressed, sintered or bonded together sintered
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/02Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
    • H01F41/0253Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing permanent magnets
    • H01F41/0266Moulding; Pressing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

一种低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法,属于稀土永磁材料技术领域。其中,所述Ce永磁合金的化学式按质量百分比为:(Cex,Re1‑x)aFe100‑a‑b‑cBbTMc,其中,0.4≤x≤0.8,29≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,Re为Nd,Pr,Dy,Tb,Ho元素中的一种或几种,TM为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种;所述Ce永磁合金具有(Ce,Re)‑Fe‑B低HA相和Nd‑Fe‑B高HA相的双主相结构。本发明采用双主相合金法制备的双主相Ce永磁合金,在保持良好的磁性能的同时,磁体的生产成本大幅降低。

Description

低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法
技术领域
本发明属于稀土永磁材料技术领域,尤其涉及一种低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法。
背景技术
钕铁硼作为第三代稀土永磁材料具有高剩磁Br,高矫顽力Hcj,高磁能积(BH)m的特点,一经发现便迅速的占领市场成为现代科学技术的关键材料之一,钕铁硼磁体中金属钕(Nd)占原材料成本的90%以上。随着全球稀土永磁体产量的不断增加,使金属钕的使用量大幅度提高,给磁性材料生产企业及用户造成了很大压力。因此,亟需研发一种新型的永磁合金。
在天然稀土资源中,除Nd外还有储量丰富且价格低廉的金属Ce。然而,Ce2Fe14B的磁矩Js和各向异性场HA远低于Nd2Fe14B,文章[IEEE Trans.On Magn;1984MAG-20(5):1584]计算出了Ce2Fe14B相的基本磁性参量。采用传统的制备方法制备的Ce2Fe14B磁体无法满足用户对性能的要求。目前,关于含Ce磁体的专利,多为Ce部分替代Nd2Fe14B中的Nd,Ce的含量往往不超过40%,例如:在冶金工业部钢铁研究总院的专利CN1035737A中,Ce含量不超过30%;文献[J.Magn.Magn.Mater.294,e127(2005)]和[J.Appl.Phys.105,07A704(2009)]尽管也都加入了Ce,但含量不超过20%;麦格昆磁(天津)有限公司的专利CN102220538A和CN101694797将Ce含量上升到40%,但是其采用的制备工艺与本发明不同,且其最终的产品是各向同性磁粉,而不是各向异性磁体;文章[J.Appl.Phys.75,6268(1994)]中尽管也将Ce含量上升到40%,但它研究的是含硅(Si)的磁体,采用的是单合金工艺,与本发明从成分到工艺都是不同的。上述专利和期刊文献中,大都采用直接将Ce熔入合金中的制备方法,使得Ce过多的替代了主相中的Nd而严重恶化磁体的性能,最终产品的剩磁、矫顽力及磁能积均较低。
在现有技术中,Ce永磁合金的制备工艺大多采用单合金法以及双合金法(或称液相添加烧结法)。其中,单合金法是指在合金配料阶段加入一定量的Ce金属,Ce、Nd、Fe、B及其他一些掺杂元素,混合熔炼得到单一成分的合金锭,然后采用传统的粉末冶金烧结工艺制备磁体。而双合金法是熔炼一个主相合金和一个辅相合金(或称液相合金,也就是富稀土合金,或称晶界相)。其中,辅相合金的主要作用是调整主相成分偏析、修复晶界或实现液相烧结(周寿增等,烧结钕铁硼稀土永磁材料与技术,冶金工业出版社,2011年9月版,第12章)。此外,上述两个传统的制备工艺均采用常规技术在1050°C-1080°C进行烧结,不但没有得到优良的磁体性能,还增加了磁体的生产成本。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的在于提供一种低成本双主相Ce永磁合金,其中Nd含量小于稀土总量的50%,并且较少或不使用重稀土元素。
本发明的另一个目的在于提供了一种低成本双主相Ce永磁合金的制备方法,采用双主相合金法制备的双主相Ce永磁合金为目前市场上的中档以上的性能水平,在保持良好的磁性能的同时,磁体的生产成本大幅降低。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种低成本双主相Ce永磁合金,其中,所述Ce永磁合金的化学式按质量百分比为:(Cex,Re1-x)aFe100-a-b-cBbTMc,其中,0.4≤x≤0.8,29≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,Re为Nd,Pr,Dy,Tb,Ho元素中的一种或几种,TM为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种;所述Ce永磁合金具有(Ce,Re)-Fe-B低HA相和Nd-Fe-B高HA相的双主相结构。
所述Re为Nd,Pr,Dy,且所述TM为Ga,Co,Cu,Nb。
在所述Ce永磁合金中,Ce含量占稀土总量的40%~80%,且Nd含量小于稀土总量的50%。
该合金的双主相为(Ce,Re)2Fe14B结构和Nd2Fe14B结构。
一种双主相Ce永磁合金的制备方法,其中,所述制备方法包括如下步骤:
(1)采用双主相合金法配制两种不同的主相合金,第一主相合金的成分按质量百分比为NdaFe100-a-b-cBbTMc,其中,27≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,TM是为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种;第二主相合金的成分按质量百分比为(Cex,Re1-x)aFe100-a-b-cBbTMc,其中,0.4≤x≤0.9,29≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,Re为Nd,Pr,Dy,Tb,Ho元素中的一种或几种,TM为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种,分别配制两种原料;
(2)将步骤(1)中配好的两种原料分别进行熔炼,并制成平均厚度为0.1~0.5mm的速凝片;
(3)将步骤(2)中制得的两种速凝片分别进行氢破碎,脱氢后得到粗破碎磁粉;然后在惰性气体保护气氛下,分别进行气流磨,得到粒度在1~6μm之间且粒度接近的两种磁粉;
(4)根据不同牌号永磁合金的成分要求,以不同比例分别称取步骤(3)制备的两种磁粉,在混料机中将两种磁粉混合;
(5)在惰性气体保护气氛下,将混合磁粉在磁场强度为1.5~2.3T的磁场中取向成型,再进行冷等静压,制成毛坯;
(6)将成型后的毛坯放入高真空的烧结炉中进行烧结,烧结过程中,首先在400°C~800°C保温0.5~10小时进行脱氢,然后在烧结温度980-1050℃保温1-4小时后水冷或气冷;
(7)分别在750~900°C和450~550°C进行1-4小时的二级回火处理。
在所述步骤(1)中,配制原料所需的稀土可以采用比例确定的混合稀土。
在所述步骤(2)中,首先,将原材料放入中频感应熔炼速凝炉坩埚内,在真空度达到10-2Pa以上时给送电预热,待真空度再次达到10-2Pa以上后停止抽真空并充入高纯Ar,使炉内Ar气压达到-0.04~-0.08MPa后进行熔炼;待原材料全部熔化后施以电磁搅拌精炼,随后将钢液浇注到线速度为2~4m/s的水冷铜辊上,制得平均厚度为0.1~0.5mm的速凝片。
在所述步骤(3)中,气流磨时风选轮的转速度控制在3000r/min~4000r/min。
在所述步骤(6)中,在烧结过程中,采用分级烧结制度,前半程每分钟上升3度,接近设定温度最后45分钟,每3分钟上升1度,达到设定值后保温1~4小时,然后水冷或气冷。
本发明的设计原理如下:
采用本发明的双主相合金法,最终在磁体中形成Nd2Fe14B(即Nd-Fe-B)和(Ce,Re)2Fe14B(即(Ce,Re)-Fe-B)双主相结构,而不是(Ce,Nd,Re)2Fe14B混合结构(见图1)。其中,第一主相(Nd-Fe-B)为不含Ce的高HA相(反磁化能力较高),其成分为NdaFe100-a-b-cBbTMc(wt.%);第二主相((Ce,Re)-Fe-B)为富含Ce的低HA相(反磁化能力较低),其成分为(Cex,Re1-x)aFe100-a-b-cBbTMc(wt.%)。
R-Fe-B系磁体的矫顽力机制为反磁化畴的形核与长大机制。然而,这种由高HA相——Nd2Fe14B和低HA相——(Ce,Re)2Fe14B组成的双主相磁体,由于在高HA相中反磁化畴较难扩散长大,因此很好地克服了Ce2Fe14B的HA低、矫顽力差的缺点。另外,在富Ce主相中申请人通过添加一些其它稀土元素来提高其内禀性能,最终获得低成本双主相Ce永磁合金。
申请人曾采用单合金工艺制备了名义成分为:(Cex,Nd1-x)30FebalB1磁体,并且测试了当x=0.4、0.6及0.8时,上述名义成分的Ce永磁合金的剩磁Br、矫顽力Hcj、以及磁能积(BH)m,测试结果如表1所示,由表1可见,用单合金法所制备的(Ce,Nd)-Fe-B烧结磁体的矫顽力较低,磁能积也较低。经过多次试验,申请人发现,通过选取合适的过渡族金属元素替代Fe,及掺杂一些其他稀土元素Re,可以实现结构调控,在剩磁不明显降低的情况下,使矫顽力有一定的提高,从而确定了本发明的低成本双主相Ce永磁合金的名义成分,即(Cex,Re1-x)aFe100-a-b-cBbTMc(wt.%),其中0.4≤x≤0.8,29≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2;Re为Nd,Pr,Dy,Tb,Ho元素中的一种或几种,TM为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种。然后,申请人采用单合金法和双主相合金法两种不同的方法制备了不同Ce含量的Ce永磁合金,并测试了其磁性能,具体如表1所示。
从表1可以看出,采用单合金法所制备的本发明所要求的名义成分为(Cex,Re1-x)aFe100-a-b-cBbTMc(wt.%)的Ce永磁合金的磁性能优于单合金法所制备的名义成分为(Cex,Nd1-x)30FebalB1(wt.%)的现有技术的Ce永磁合金,并且,采用本发明的双主相合金法所制备的名义成分为(Cex,Re1-x)aFe100-a-b-cBbTMc(wt.%)的Ce永磁合金的磁性能最优。申请人研究认为,最终在磁体中形成(Ce,Re)2Fe14B和Nd2Fe14B双主相结构,而不是(Ce,Re)-Fe-B的混合结构(见图1),是获得优异磁性能的主要原因。
表1 不同成分及不同方法的Ce永磁合金的性能
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
(1)采用本发明双主相合金技术制备的低成本双主相Ce永磁合金为目前市场上的中档以上的性能水平,在保持良好的磁性能的同时,磁体的生产成本大幅降低,极大的提高了磁体的性价比,其制备技术适于工程化规模生产;
(2)本发明可采用混合稀土进行成分配比,减少了稀土分离、提纯所带来的浪费,降低了成本;
(3)本发明只需熔炼两种成分速凝合金片,具有较高的成分可调自由度;
(4)采用低温烧结及低温回火可以节省生产时间及能源消耗;
(5)本发明的低成本双主相Ce永磁合金,与现有技术中的其他Ce永磁合金相比,具有优异的磁性能,其中,磁能积(BH)m均大于30MGOe,矫顽力Hcj大于11kOe;
(6)本发明Nd含量小于稀土总量的50%,较少或不使用重稀土元素。目前市场上金属Nd的价格为600元/千克,金属Ce的价格为100元/千克(截止到2012年8月16日),本发明Ce含量占稀土总量的40%以上,其原材料成本明显低于Nd-Fe-B磁体。
附图说明
图1为本发明制备的低成本双主相Ce永磁合金的结构示意图;
图2为本发明低成本双主相Ce永磁合金制备工艺流程示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。但是需要注意的是,以下实施例只为说明目的,本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图2所示,为本发明低成本双主相Ce永磁合金制备工艺流程示意图,其包括如下步骤:
(1)采用双主相合金法配制两种不同的主相合金,第一主相合金的成分按质量百分比为NdaFe100-a-b-cBbTMc,其中,27≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,TM是为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种;第二主相合金的成分按质量百分比为(Cex,Re1-x)aFe100-a-b-cBbTMc,其中,0.4≤x≤0.9,29≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,Re为Nd,Pr,Dy,Tb,Ho元素中的一种或几种,TM为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种,分别配制两种原料;
(2)将步骤(1)中配好的两种原料分别进行熔炼,并制成平均厚度为0.1~0.5mm的速凝片;
(3)将步骤(2)中制得的两种速凝片分别进行氢破碎,脱氢后得到粗破碎磁粉;然后在惰性气体保护气氛下,分别进行气流磨,得到粒度在1~6μm之间且粒度接近的两种磁粉;
(4)根据不同牌号永磁合金的成分要求,以不同比例分别称取步骤(3)制备的两种磁粉,在混料机中将两种磁粉混合;
(5)在惰性气体保护气氛下,将混合磁粉在磁场强度为1.5~2.3T的磁场中取向成型,再进行冷等静压,制成毛坯;
(6)将成型后的毛坯放入高真空的烧结炉中进行烧结,烧结过程中,首先在400°C~800°C保温0.5~10小时进行脱氢,然后在烧结温度980-1050℃保温1-4小时后水冷或气冷;
(7)分别在750~900°C和450~550°C进行1-4小时的二级回火处理。
实施例1
如图2所示,根据本发明的制备方法制备按设计成分为[(Ce,Pr)0.9Nd0.1]30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb)(wt.%)的双主相Ce永磁合金,其中Ce含量占稀土总量的80%。具体步骤如下:
(1)配制两种不同的主相合金,按照第一主相合金的成分按质量百分比为Nd30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb)第二主相合金的成分按质量百分比为[Ce0.89Pr0.11]30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb),分别配制原料;
(2)将配好的原料分别进行如下熔炼:首先将原材料放入中频感应熔炼炉速凝坩埚内,在真空度达到10-2Pa以上时送电预热,待真空度再次达到10-2Pa以上后停止抽真空并充入高纯Ar,使炉内Ar气压达到-0.06Mpa进行熔炼;待原材料全部熔化后施以电磁搅拌精炼,随后将钢液浇注到线速度为3m/s的水冷铜辊上,制得平均厚度为0.3mm的速凝片;
(3)将所制得的两种速凝片分别装入氢化炉中进行粗破碎,然后脱氢。随后在惰性气体保护气氛下,分别进行气流磨,气流磨时风选轮的转速度控制在3100r/min,以保证两种磁粉的粒度接近,制得磁粉的平均粒度在1.5-4.5μm范围;
(4)按照设计成分将步骤3制备两种磁粉进行混合,其中成分为[Ce0.89Pr0.11]30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb)(wt.%)的磁粉约占总重量的90%,在混料机中将两种磁粉充分混合;
(5)在惰性气体保护气氛下,将混合磁粉在磁场强度为2T的磁场中取向成型,再进行冷等静压,制成毛坯;
(6)将成型后的毛坯放入高真空的烧结炉中进行烧结,烧结过程中在400°C、600°C、800°C分别保温1小时进一步脱氢,采用分级烧结制度,前半程每分钟上升3度,接近设定温度最后45分钟,每3分钟上升1度,达到设定值后保温2小时,然后水冷或气冷;
(7)最后分别在900°C和520°C进行2小时的回火处理。
采用NIM-2000HF永磁材料标准测量装置测磁体的磁性能,性能如表2所示。
表2 实施例1的双主相Ce永磁合金的磁性能
实施例2
如图2所示,根据本发明的制备方法制备按设计成分为[(Ce,Pr)0.7Dy0.05Nd0.25]30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb)(wt.%),其中Ce含量占稀土总量的65%。具体步骤如下:
(1)配制两种不同的主相合金,按照第一主相合金的成分按质量百分比为Nd30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb),第二主相合金的成分按质量百分比为[Ce0.75(Pr,Dy)0.25]30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb),分别配制原料;
(2)将配好的两种原料分别进行如下熔炼:首先将原材料放入中频感应熔炼速凝炉坩埚内,在真空度达到10-2Pa以上时送电预热,待真空度再次达到10-2Pa以上后停止抽真空并充入高纯Ar,使炉内Ar气压达到-0.06MPa进行熔炼;待原材料全部熔化后施以电磁搅拌精炼,随后将钢液浇注到线速度为3m/s的水冷铜辊上,制得平均厚度为0.3mm的速凝片;
(3)将所制得的两种速凝片分别装入氢化炉中进行粗破碎,然后脱氢。随后在惰性气体保护气氛下,分别进行气流磨,气流磨时风选轮的转速度控制在3100r/min,以保证两种磁粉的粒度接近,制得磁粉的平均粒度为3μm;
(4)按照设计成分将步骤3制备的两种磁粉进行混合,其中成分为[Ce0.75(Pr,Dy)0.25]30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb)(wt.%)的磁粉约占总重量的3/5,在混料机中将两种磁粉充分混合;
(5)在惰性气体保护气氛下,将混合磁粉在磁场强度为2T的磁场中取向成型,再进行冷等静压,制成毛坯;
(6)将成型后的毛坯放入高真空的烧结炉中进行烧结,烧结过程中在400°C、600°C、800°C分别保温1小时进一步脱氢,采用分级烧结制度,前半程每分钟上升3度,接近设定温度最后45分钟,每3分钟上升1度,达到设定值后保温2小时,然后水冷或气冷;
(7)最后分别在900°C和520°C进行2小时的回火处理。
采用NIM-2000HF稀土永磁标准测量装置测磁体的磁性能,性能如表3。
表3 实施例2的双主相Ce永磁合金的磁性能
实施例3
如图2所示,根据本发明的制备方法制备按设计成分为[(Ce,Pr)0.5Nd0.5]30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb)(wt.%),其中Ce含量占稀土总量的40%。具体步骤如下:
(1)配制两种不同的主相合金,按照第一主相合金的成分按质量百分比为Nd30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb),第二主相合金的成分按质量百分比为(Ce0.8Pr0.2)30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb),分别配制原料;
(2)将配好的原料分别进行如下熔炼:首先将原材料放入中频感应熔炼炉速凝坩埚内,在真空度达到10-2Pa以上时送电预热,待真空度再次达到10-2Pa以上后停止抽真空并充入高纯Ar,使炉内Ar气压达到-0.06MPa进行熔炼;待原材料全部熔化后施以电磁搅拌精炼,随后将钢液浇注到线速度为3m/s的水冷铜辊上,制得平均厚度为0.3mm的速凝片;
(3)将所制得的两种速凝片分别装入氢化炉中进行粗破碎,然后脱氢。随后在惰性气体保护气氛下,分别进行气流磨,气流磨时风选轮的转速度控制在3100r/min,以保证两种磁粉的粒度接近,制得磁粉的平均粒度为3μm;
(4)按照设计成分将步骤3制备两种磁粉进行混合,其中成分为(Ce0.8Pr0.2)30FebalB1TM0.67(TM=Ga,Co,Cu,Nb)的磁粉约占总重量的1/2,在混料机中将两种磁粉充分混合;
(5)在惰性气体保护气氛下,将混合磁粉在磁场强度为2T的磁场中取向成型,再进行冷等静压,制成毛坯;
(6)将成型后的毛坯放入高真空的烧结炉中进行烧结,烧结过程中在400°C、600°C、800°C分别保温1小时进一步脱氢,采用分级烧结制度,前半程每分钟上升3度,接近设定温度最后45分钟,每3分钟上升1度,达到设定值后保温2小时,然后水冷或气冷;
(7)最后分别在900°C和520°C进行2小时的回火处理。
采用NIM-2000HF稀土永磁标准测量装置测磁体的磁性能,性能如表4。
表4 实施例3的双主相Ce永磁合金的磁性能
由上述实施例1-3可以看出,本发明的双主相Ce永磁合金,其磁体性能为:Br=11.7~12.7kGs,Hcj=12.39~13.6kOe,(BH)m=30~40.2MGOe,与现有技术中的其他Ce永磁合金相比,具有优异的磁性能。

Claims (3)

1.一种低成本双主相Ce永磁合金,其特征在于:所述Ce永磁合金的化学式按质量百分比为:(Cex,Re1-x)aFe100-a-b-cBbTMc,其中,0.4<x≤0.8,29≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,Re为Nd,Pr,Dy,Tb,Ho元素中的一种或几种,TM为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种;所述Ce永磁合金具有如下2:14:1型双主相结构:(Ce,Re’)-Fe-B低HA的第二磁性主相和Nd-Fe-B高HA的第一磁性主相的双主相结构;
该双主相Ce永磁合金采用双主相合金法配制两种不同的主相合金制备;
该双主相Ce永磁合金采用如下双主相合金法配制两种不同的主相合金制备:其中第二主相合金为不含Nd、质量百分比为(Cex1,Re’1-x1)aFe100-a-b-cBbTMc的合金,其中,0.4≤x1≤0.9,29≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,Re’为Pr,Dy,Tb,Ho元素中的一种或几种,TM为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种;
在所述Ce永磁合金中,Ce含量占稀土总量的质量百分比x为40%<x≤80%,且Nd含量小于稀土总量的50%;
该合金的双主相为(Ce,Re’)2Fe14B结构和Nd2Fe14B结构。
2.一种如权利要求1所述的双主相Ce永磁合金的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括如下步骤:
(1)采用双主相合金法配制两种不同的2:14:1型双主相结构合金,第一主相合金的成分按质量百分比为NdaFe100-a-b-cBbTMc,其中,27≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,TM是为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种;第二主相合金的成分按质量百分比为(Cex1,Re’1-x1)aFe100-a-b-cBbTMc,其中,0.4≤x1≤0.9,29≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,Re’为Pr,Dy,Tb,Ho元素中的一种或几种,TM为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种,分别配制两种原料;
(2)将步骤(1)中配好的两种原料分别进行熔炼,并制成平均厚度为0.1~0.5mm的速凝片;
(3)将步骤(2)中制得的两种速凝片分别进行氢破碎,脱氢后得到粗破碎磁粉;然后在惰性气体保护气氛下,分别进行气流磨,得到粒度在1~6μm之间且粒度接近的两种磁粉;
(4)根据不同牌号永磁合金的成分要求,以不同比例分别称取步骤(3)制备的两种磁粉,在混料机中将两种磁粉混合;
(5)在惰性气体保护气氛下,将混合磁粉在磁场强度为1.5~2.3T的磁场中取向成型,再进行冷等静压,制成毛坯;
(6)将成型后的毛坯放入高真空的烧结炉中进行烧结,烧结过程中,首先在400℃~800℃保温0.5~10小时进行脱氢,采用分级烧结制度,前半程每分钟上升3度,接近设定温度最后45分钟,每3分钟上升1度,然后在烧结温度980-1050℃保温1-4小时后水冷或气冷;
(7)分别在750~900℃和450~550℃进行1-4小时的二级回火处理;
最终制得的Ce永磁合金的化学式按质量百分比为:(Cex,Re1-x)aFe100-a-b-cBbTMc,其中,0.4<x≤0.8,29≤a≤33,0.8≤b≤1.5,0.5≤c≤2,Re为Nd,Pr,Dy,Tb,Ho元素中的一种或几种,TM为Ga,Co,Cu,Nb,Al元素中的一种或几种;所述Ce永磁合金具有如下2:14:1型双主相结构:(Ce,Re’)-Fe-B低HA的第二磁性主相和Nd-Fe-B高HA的第一磁性主相。
3.如权利要求2所述的双主相Ce永磁合金的制备方法,其特征在于:在所述步骤(1)中,配制原料所需的稀土为比例确定的混合稀土。
CN201210315684.5A 2012-08-30 2012-08-30 低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法 Active CN102800454B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210315684.5A CN102800454B (zh) 2012-08-30 2012-08-30 低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法
US13/831,910 US9892832B2 (en) 2012-08-30 2013-03-15 Low-cost double-main-phase Ce permanent magnet alloy and its preparation method
DE102013206940.5A DE102013206940A1 (de) 2012-08-30 2013-04-17 Kostengünstige Ce-Permanentmagnetlegierung mit doppelter Hauptphase und Verfahren zu deren Herstellung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210315684.5A CN102800454B (zh) 2012-08-30 2012-08-30 低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102800454A CN102800454A (zh) 2012-11-28
CN102800454B true CN102800454B (zh) 2017-03-22

Family

ID=47199537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210315684.5A Active CN102800454B (zh) 2012-08-30 2012-08-30 低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9892832B2 (zh)
CN (1) CN102800454B (zh)
DE (1) DE102013206940A1 (zh)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103474225B (zh) * 2013-07-20 2015-11-25 南通万宝实业有限公司 一种镝铈掺杂的钕铁硼磁体的制备方法
CN103545079A (zh) * 2013-09-30 2014-01-29 赣州诚正有色金属有限公司 双主相含钇永磁磁体及其制备方法
CN103714928B (zh) * 2013-12-30 2017-12-26 钢铁研究总院 一种铈铁基快淬永磁粉及其制备方法
CN103794323B (zh) * 2014-01-18 2016-06-29 浙江大学 一种应用高丰度稀土生产的稀土永磁体及其制备方法
CN106233399B (zh) * 2014-04-15 2018-08-03 Tdk株式会社 稀土类永久磁铁
CN105648374B (zh) * 2014-12-05 2018-05-11 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 提高Ce基永磁材料磁性能的方法
US10256017B2 (en) * 2015-02-16 2019-04-09 Tdk Corporation Rare earth based permanent magnet
JP6424664B2 (ja) 2015-02-16 2018-11-21 Tdk株式会社 希土類系永久磁石
CN106298133B (zh) * 2015-06-12 2019-08-23 中国科学院物理研究所 基于共伴生原生混合稀土金属的永磁材料及其制备方法和应用
CN105161282B (zh) * 2015-10-08 2017-12-05 北京华太鑫鼎金属材料有限公司 钕铁硼磁体的烧结方法
CN105321644B (zh) * 2015-10-21 2017-07-25 钢铁研究总院 一种高矫顽力烧结态Ce磁体或富Ce磁体及其制备方法
CN105225781B (zh) * 2015-10-27 2017-09-29 钢铁研究总院 一种高耐蚀性多硬磁主相Ce永磁体及其制备方法
CN106128670B (zh) * 2016-06-12 2018-12-11 钢铁研究总院 一种低成本稀土铁硼永磁体及其制备方法
CN106356175B (zh) * 2016-08-29 2018-11-02 四川省有色冶金研究院有限公司 一种双主相Nd2Fe14B-Ce2Fe14B复合永磁体及其制备方法
CN106910613B (zh) * 2017-01-13 2019-02-05 浙江大学 一步热处理技术生产高Ce含量稀土永磁的方法
CN107578870B (zh) * 2017-09-13 2019-03-12 内蒙古科技大学 一种利用高丰度稀土元素制备永磁材料的方法
CN107689292B (zh) * 2017-11-01 2019-10-01 中国计量大学 一种Ce基双主相多层复合永磁体的制备方法
CN108242336B (zh) * 2017-12-25 2019-12-03 江苏大学 一种高性能低成本复合磁体的制备方法
CN108231312A (zh) * 2017-12-26 2018-06-29 钢铁研究总院 一种基于混合稀土制备的永磁合金及其制备方法
CN108376596A (zh) * 2017-12-31 2018-08-07 江西荧光磁业有限公司 一种双主相合金磁体的组成成分及其制备方法
CN108597707B (zh) * 2018-04-08 2020-03-31 天津三环乐喜新材料有限公司 一种含Ce烧结磁体及制备方法
CN108922710B (zh) * 2018-07-18 2020-03-20 钢铁研究总院 一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体及其制备方法
CN109346258B (zh) * 2018-09-08 2020-12-18 江西理工大学 一种纳米双主相磁体及其制备方法
CN109346261B (zh) * 2018-11-14 2020-08-14 山西宇欣磁业有限公司 一种高铈含量的铝铁矿磁性材料及其冶炼方法
TWI746982B (zh) * 2019-05-20 2021-11-21 中國鋼鐵股份有限公司 燒結釹鐵硼磁石結構及其製造方法
KR102589893B1 (ko) * 2019-09-26 2023-10-16 주식회사 엘지화학 소결 자석의 제조 방법 및 소결 자석
CN110853857B (zh) * 2019-11-28 2021-08-27 厦门钨业股份有限公司 含Ho和/或Gd的合金、稀土永磁体、原料、制备方法、用途
KR20210125316A (ko) * 2020-04-08 2021-10-18 현대자동차주식회사 희토류 영구자석 및 그 제조방법
CN113436826B (zh) * 2021-07-05 2023-06-02 宁波市易赞磁业有限公司 一种高丰度稀土烧结的永磁体及其制备方法
CN113782291B (zh) * 2021-09-07 2023-08-29 钢铁研究总院 由多个永磁主相功能基元组装的复合磁体及其制备方法
CN113782290B (zh) * 2021-09-07 2023-06-02 钢铁研究总院 一种高Ce含量双主相高磁能积磁体及其制备方法
CN113782330A (zh) 2021-09-16 2021-12-10 烟台东星磁性材料股份有限公司 镧铈添加钕铁硼磁体的制备方法
CN114823113A (zh) * 2022-04-14 2022-07-29 浙江大学 一种高矫顽力富铈稀土永磁材料的制备方法
CN114944278A (zh) * 2022-04-28 2022-08-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种高性能稀土钴基永磁材料及其制备方法和应用
CN114899004A (zh) * 2022-06-01 2022-08-12 宁波铄腾新材料有限公司 一种制备高丰度鈰磁体n38sh的多相耦合方法及其设备
CN115410786A (zh) * 2022-08-11 2022-11-29 南通正海磁材有限公司 一种烧结R-Fe-B永磁体及其制备方法和应用
CN115274242A (zh) 2022-08-30 2022-11-01 烟台东星磁性材料股份有限公司 铈添加re-t-b-m系烧结钕铁硼磁体
CN116844810A (zh) * 2023-06-12 2023-10-03 宁波中杭实业有限公司 一种高铈含量高性能的钕铁硼磁体及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102436892A (zh) * 2011-12-15 2012-05-02 钢铁研究总院 一种低钕、无重稀土高性能磁体及制备方法
CN102610347A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 江苏东瑞磁材科技有限公司 稀土永磁合金材料及其制备工艺

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60218457A (ja) * 1984-04-12 1985-11-01 Seiko Epson Corp 永久磁石合金
CN1035737A (zh) 1988-01-03 1989-09-20 冶金工业部钢铁研究总院 稀土永久磁铁及其制造方法
CN101694797B (zh) 2009-10-27 2012-08-22 麦格昆磁(天津)有限公司 钕铁硼磁性材料
CN102220538B (zh) 2011-05-17 2013-01-02 南京理工大学 一种提高内禀矫顽力和耐腐蚀性能的烧结钕铁硼制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102436892A (zh) * 2011-12-15 2012-05-02 钢铁研究总院 一种低钕、无重稀土高性能磁体及制备方法
CN102610347A (zh) * 2012-03-15 2012-07-25 江苏东瑞磁材科技有限公司 稀土永磁合金材料及其制备工艺

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013206940A1 (de) 2014-03-06
CN102800454A (zh) 2012-11-28
US20140065004A1 (en) 2014-03-06
US9892832B2 (en) 2018-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102800454B (zh) 低成本双主相Ce永磁合金及其制备方法
CN102436892B (zh) 一种低钕、无重稀土高性能磁体及制备方法
CN105655076B (zh) 驱动电机用多主相高矫顽力钕铁硼永磁材料及其制备方法
CN103903824B (zh) 一种稀土永磁材料及其制备方法
CN108922710A (zh) 一种高韧性、高矫顽力含Ce烧结稀土永磁体及其制备方法
CN103187133B (zh) 一种稀土永磁合金及其磁性相复合制备方法
CN104700973B (zh) 一种由白云鄂博共伴生原矿混合稀土制成的稀土永磁体及其制备方法
CN103545079A (zh) 双主相含钇永磁磁体及其制备方法
CN104575920B (zh) 稀土永磁体及其制备方法
CN103426578B (zh) 一种稀土永磁材料及其制备方法
CN103714939B (zh) La-Fe基双硬磁主相磁体及其制备方法
CN102969112B (zh) 稀土永磁粉及其制备方法以及由其制备的磁体和磁性器件
CN103714928B (zh) 一种铈铁基快淬永磁粉及其制备方法
CN104599802B (zh) 稀土永磁材料及其制备方法
CN107958760B (zh) 一种稀土永磁材料及其制备方法
CN103794354B (zh) 一种钕铁硼烧结磁铁的制备方法
CN107689279A (zh) 一种提高烧结钕铁硼复合磁体矫顽力的方法
CN105118655A (zh) 一种纳米锌粉晶界改性制备高矫顽力磁体的方法
CN110153415B (zh) 一种钕铁硼磁体制备方法
CN105006327A (zh) 一种高性能含钆铸片磁体及其制备方法
CN102436893A (zh) 一种无Tb少Dy的高矫顽力磁体及制备方法
CN113838622A (zh) 一种高矫顽力烧结钕铁硼磁体及其制备方法
CN105761925A (zh) 一种钬铁镓共晶掺杂制备高性能钕铁硼磁体的方法
CN101673605A (zh) 各向异性纳米/非晶复相块体永磁材料及其制备方法
CN109326404B (zh) 一种钕铁硼磁性材料及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20121128

Assignee: SHANDONG SHANGDA RARE MATERIAL CO.,LTD.

Assignor: General Iron and Steel Research Institute Co.,Ltd.

Contract record no.: X2023990000308

Denomination of invention: Low cost dual main phase Ce permanent magnet alloy and its preparation method

Granted publication date: 20170322

License type: Common License

Record date: 20230315

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract